CN110277851A - 混磁电机用转子及其混磁电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种混磁电机用转子及其混磁电机，其包括转子铁芯；在所述转子铁芯内设置若干磁单元，在每个磁单元内包括一外层隔磁槽以及两个内层隔磁槽，所述两内层隔磁槽间呈V型，且外层隔磁槽位于两内层隔磁槽构成V型的开口内，在外层隔磁槽内设置外层永磁体，在内层隔磁槽内设置内层永磁体；在同一磁单元内，外层永磁体与内层永磁体具有相同的磁极；对两相邻的磁单元间，一磁单元内外层永磁体、内层永磁体与另一磁单元内外层永磁体、内层永磁体间呈现异性磁极。本发明解决了永磁体用量在电机高功率密度/转矩密度、低成本和高抗退磁能力间的相互制约，达到电机功率密度高、成本低廉、抗退磁能力强的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机转子以及混磁电机，尤其是一种混磁电机用转子及其混磁电机，属于电机的技术领域。
背景技术
随着工业化的升级及节能减排政策的推行，作为工业设备动力之源的电机能效逐年提升。永磁电机，尤其是稀土永磁电机因其高功率/高转矩密度、高效率的优势近年来广泛用于各行各业，并逐渐替代原有的感应电机。稀土作为国家战略储备物资，其开采及提炼对环境污染很大，随着环保意识及人工成本的增加，稀土永磁体成本占电机总成本的比例逐年增长。市场迫切需要高效率、低成本的稀土永磁电机。
技术上，过去常使用无稀土或轻稀土的方案来降低永磁电机的成本，同时保持电机的效率不降低。但采用铁氧体替换稀土永磁体的无稀土技术方案，在满足效率和成本的情况下，会增大电机的体积，难以满足某些对电机重量和安装空间要求很高的场合；采用轻稀土的永磁电机方案，虽电机效率、成本和体积可以满足要求，但因轻稀土替换重稀土后，永磁电机的抗退磁能力下降，使得电机退磁风险增加，可靠性降低。
因此，一种高效、成本低廉、高可靠性的电机亟待研究。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种混磁电机用转子及其混磁电机，其解决了永磁体用量在电机高功率密度/转矩密度、低成本和高抗退磁能力间的相互制约，达到电机功率密度高、成本低廉、抗退磁能力强的目的。
按照本发明提供的技术方案，所述混磁电机用转子，包括转子铁芯；在所述转子铁芯内设置若干磁单元，在每个磁单元内包括一外层隔磁槽以及两个内层隔磁槽，所述两内层隔磁槽间呈V型，且外层隔磁槽位于两内层隔磁槽构成V型的开口内，在外层隔磁槽内设置外层永磁体，在内层隔磁槽内设置内层永磁体；
在同一磁单元内，外层永磁体与内层永磁体具有相同的磁极；对两相邻的磁单元间，一磁单元内外层永磁体、内层永磁体与另一磁单元内外层永磁体、内层永磁体间呈现异性磁极。
所述转子铁芯位于定子的内圆中，两内层隔磁槽构成V型的开口指向定子；
当外层永磁体、内层永磁体为稀土永磁体时，满足如下关系式：1.2Ln≤Lw≤2Ln；
当外层永磁体、内层永磁体为铁氧体永磁体时，满足如下关系式：1.5Ln≤Lw≤2.4Ln且Lc＜Lnw＜Lbc；
其中，Ln为内层永磁体的厚度，Lw为外层永磁体的厚度，Lc为定子齿宽，Lnw为转子铁芯内相邻磁单元间相邻内层隔磁槽的，Lbc为轭部宽度。
所述外层隔磁槽呈一字型，外层隔磁槽在转子铁芯上靠近所述转子铁芯的外圈边缘。
一种混磁电机，包括电机转轴以及装配于所述电机转轴上的转子与定子，所述转子位于定子的内圆中，所述转子包括转子铁芯，其特征是：在所述转子铁芯内设置若干磁单元，在每个磁单元内包括一外层隔磁槽以及两个内层隔磁槽，所述两内层隔磁槽间呈V型，且外层隔磁槽位于两内层隔磁槽构成V型的开口内，在外层隔磁槽内设置外层永磁体，在内层隔磁槽内设置内层永磁体；
在同一磁单元内，外层永磁体与内层永磁体具有相同的磁极；对两相邻的磁单元间，一磁单元内外层永磁体、内层永磁体与另一磁单元内外层永磁体、内层永磁体间呈现异性磁极。
一磁单元的两内层隔磁槽构成V型的开口指向定子；
当外层永磁体、内层永磁体为稀土永磁体时，满足如下关系式：1.2Ln≤Lw≤2Ln；
当外层永磁体、内层永磁体为铁氧体永磁体时，满足如下关系式：1.5Ln≤Lw≤2.4Ln且Lc＜Lnw＜Lbc；
其中，Ln为内层永磁体的厚度，Lw为外层永磁体的厚度，Lc为定子齿宽，Lnw为转子铁芯内相邻磁单元间相邻内层隔磁槽的，Lbc为定子铁芯的轭部宽度。
所述外层隔磁槽呈一字型，外层隔磁槽在转子铁芯上靠近所述转子铁芯的外圈边缘。
所述定子包括定子铁芯，在所述定子铁芯内设置若干定子铁芯槽，定子绕组置于定子铁芯槽内。
本发明的优点：在转子铁芯内设置若干磁单元，每个磁单元内包括一个外层隔磁槽以及两个内层隔磁槽，两个内层隔磁槽呈V型，外层隔磁槽位于内层隔磁槽构成V型的开口内，在内层隔磁槽内设置内层永磁铁，在内层隔磁槽内设置内层永磁体；在同一磁单元内，外层永磁体与内层永磁体具有相同的磁极；对两相邻的磁单元间，一磁单元内外层永磁体、内层永磁体与另一磁单元内外层永磁体、内层永磁体间呈现异性磁极，从而解决了永磁体用量在电机高功率密度/转矩密度、低成本和高抗退磁能力间的相互制约，使得电机功率密度高、成本低廉、抗退磁能力强。
附图说明
图1为本发明转子的结构示意图。
图2为本发明定子的结构示意图。
图3为本发明定子、转子以及电机转轴的配合示意图。
附图标记说明：1-定子、2-转子、3-电机转轴、4-定子铁芯、5-定子绕组、6-外层永磁体、7-转子铁芯、8-外层隔磁槽、9-内层隔磁槽、10-定子铁芯槽以及11-内层永磁体。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示：为了解决永磁体用量在电机高功率密度/转矩密度、低成本和高抗退磁能力间的相互制约，达到电机功率密度高、成本低廉、抗退磁能力强的目的，本发明的转子2包括转子铁芯7；在所述转子铁芯7内设置若干磁单元，在每个磁单元内包括一外层隔磁槽8以及两个内层隔磁槽9，所述两内层隔磁槽9间呈V型，且外层隔磁槽8位于两内层隔磁槽9构成V型的开口内，在外层隔磁槽8内设置外层永磁体6，在内层隔磁槽9内设置内层永磁体11；
在同一磁单元内，外层永磁体6与内层永磁体11具有相同的磁极；对两相邻的磁单元间，一磁单元内外层永磁体6、内层永磁体11与另一磁单元内外层永磁体6、内层永磁体11间呈现异性磁极。
具体地，转子铁芯7内磁单元的数量可以根据需要进行选择，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。对于转子铁芯7内的每个磁单元，均包括一外层隔磁槽8以及两个内层隔磁槽9，两个内层隔磁槽9间形成V型的结构，外层隔磁槽8位于两个内层隔磁槽9构成V型的开口内，具体实施时，所述外层隔磁槽8呈一字型，外层隔磁槽8在转子铁芯7上靠近所述转子铁芯7的外圈边缘。
本发明实施例中，在外层隔磁槽8内设置外层永磁体6，在每个内层隔磁槽9内均设置内层永磁体11；其中，在同一磁单元内，外层永磁体6与内层永磁体11具有相同的磁极；对两相邻的磁单元间，一磁单元内外层永磁体6、内层永磁体11与另一磁单元内外层永磁体6、内层永磁体11间呈现异性磁极。图1中，一个磁单元内外层永磁体6、内层永磁体11均为N磁极，另一相邻磁单元内的外层永磁体6、内层永磁体11均为S磁极。
进一步地，所述转子铁芯7位于定子1的内圆中，两内层隔磁槽9构成V型的开口指向定子1；
当外层永磁体6、内层永磁体11为稀土永磁体时，满足如下关系式：1.2Ln≤Lw≤2Ln；
当外层永磁体6、内层永磁体11为铁氧体永磁体时，满足如下关系式：1.5Ln≤Lw≤2.4Ln且Lc＜Lnw＜Lbc；
其中，Ln为内层永磁体11的厚度，Lw为外层永磁体6的厚度，Lc为定子齿宽，Lnw为转子铁芯7内相邻磁单元间相邻内层隔磁槽9的，Lbc为定子1的轭部宽度。
本发明实施例中，定子1与转子2配合，即转子铁芯7位于定子1的内圆中，且两内层隔磁槽9构成V型的开口指向定子1，外层隔磁槽8在转子铁芯7的外圈边缘。具体实施时，两内层隔离槽9对称分布于外层隔离槽8轴线的两侧。而根据外层永磁体6、内层永磁铁11类型不同，转子铁芯7、定子1需要满足相应的条件。
如图1、图2和图3所示，能得到混磁电机，具体地，混磁电机包括电机转轴3以及装配于所述电机转轴3上的转子2与定子1，所述转子2位于定子1的内圆中，所述转子2包括转子铁芯7，在所述转子铁芯7内设置若干磁单元，在每个磁单元内包括一外层隔磁槽8以及两个内层隔磁槽9，所述两内层隔磁槽9间呈V型，且外层隔磁槽8位于两内层隔磁槽9构成V型的开口内，在外层隔磁槽8内设置外层永磁体6，在内层隔磁槽9内设置内层永磁体11；
在同一磁单元内，外层永磁体6与内层永磁体11具有相同的磁极；对两相邻的磁单元间，一磁单元内外层永磁体6、内层永磁体11与另一磁单元内外层永磁体6、内层永磁体11间呈现异性磁极。
本发明实施例中，一磁单元的两内层隔磁槽9构成V型的开口指向定子1；
当外层永磁体6、内层永磁体11为稀土永磁体时，满足如下关系式：1.2Ln≤Lw≤2Ln；
当外层永磁体6、内层永磁体11为铁氧体永磁体时，满足如下关系式：1.5Ln≤Lw≤2.4Ln且Lc＜Lnw＜Lbc；
其中，Ln为内层永磁体11的厚度，Lw为外层永磁体6的厚度，Lc为定子齿宽，Lnw为转子铁芯7内相邻磁单元间相邻内层隔磁槽9的，Lbc为定子铁芯4的轭部宽度。
所述外层隔磁槽8呈一字型，外层隔磁槽8在转子铁芯7上靠近所述转子铁芯7的外圈边缘。所述定子1包括定子铁芯4，在所述定子铁芯4内设置若干定子铁芯槽10，定子绕组5置于定子铁芯槽10内。
本发明实施例中，定子铁心5为多槽结构，即定子铁芯槽10的数量为S个(S大于1)，定子绕组5置于定子铁心槽10内。转子铁心7置于定子铁芯4的内圆中，转子铁芯7内部靠近转子外圆设置有P个(P＝2p，p为极对数＝1,2,3……)磁单元。
本发明在转子铁芯7内设置若干磁单元，每个磁单元内包括一个外层隔磁槽8以及两个内层隔磁槽9，两个内层隔磁槽9呈V型，外层隔磁槽8位于内层隔磁槽9构成V型的开口内，在内层隔磁槽8内设置内层永磁铁6，在内层隔磁槽9内设置内层永磁体11；在同一磁单元内，外层永磁体6与内层永磁体11具有相同的磁极；对两相邻的磁单元间，一磁单元内外层永磁体6、内层永磁体11与另一磁单元内外层永磁体6、内层永磁体11间呈现异性磁极，从而解决了永磁体用量在电机高功率密度/转矩密度、低成本和高抗退磁能力间的相互制约，使得电机功率密度高、成本低廉、抗退磁能力强。
Claims (7)
1.一种混磁电机用转子，包括转子铁芯(7)；其特征是：在所述转子铁芯(7)内设置若干磁单元，在每个磁单元内包括一外层隔磁槽(8)以及两个内层隔磁槽(9)，所述两内层隔磁槽(9)间呈V型，且外层隔磁槽(8)位于两内层隔磁槽(9)构成V型的开口内，在外层隔磁槽(8)内设置外层永磁体(6)，在内层隔磁槽(9)内设置内层永磁体(11)；
在同一磁单元内，外层永磁体(6)与内层永磁体(11)具有相同的磁极；对两相邻的磁单元间，一磁单元内外层永磁体(6)、内层永磁体(11)与另一磁单元内外层永磁体(6)、内层永磁体(11)间呈现异性磁极。
2.根据权利要求1所述的混磁电机用转子，其特征是：所述转子铁芯(7)位于定子(1)的内圆中，两内层隔磁槽(9)构成V型的开口指向定子(1)；
当外层永磁体(6)、内层永磁体(11)为稀土永磁体时，满足如下关系式：1.2Ln≤Lw≤2Ln；
当外层永磁体(6)、内层永磁体(11)为铁氧体永磁体时，满足如下关系式：1.5Ln≤Lw≤2.4Ln且Lc＜Lnw＜Lbc；
其中，Ln为内层永磁体(11)的厚度，Lw为外层永磁体(6)的厚度，Lc为定子齿宽，Lnw为转子铁芯(7)内相邻磁单元间相邻内层隔磁槽(9)的，Lbc为定子(1)的轭部宽度。
3.根据权利要求1或2所述的混磁电机用转子，其特征是：所述外层隔磁槽(8)呈一字型，外层隔磁槽(8)在转子铁芯(7)上靠近所述转子铁芯(7)的外圈边缘。
4.一种混磁电机，包括电机转轴(3)以及装配于所述电机转轴(3)上的转子(2)与定子(1)，所述转子(2)位于定子(1)的内圆中，所述转子(2)包括转子铁芯(7)，其特征是：在所述转子铁芯(7)内设置若干磁单元，在每个磁单元内包括一外层隔磁槽(8)以及两个内层隔磁槽(9)，所述两内层隔磁槽(9)间呈V型，且外层隔磁槽(8)位于两内层隔磁槽(9)构成V型的开口内，在外层隔磁槽(8)内设置外层永磁体(6)，在内层隔磁槽(9)内设置内层永磁体(11)；
在同一磁单元内，外层永磁体(6)与内层永磁体(11)具有相同的磁极；对两相邻的磁单元间，一磁单元内外层永磁体(6)、内层永磁体(11)与另一磁单元内外层永磁体(6)、内层永磁体(11)间呈现异性磁极。
5.根据权利要求4所述的混磁电机，其特征是：一磁单元的两内层隔磁槽(9)构成V型的开口指向定子(1)；
当外层永磁体(6)、内层永磁体(11)为稀土永磁体时，满足如下关系式：1.2Ln≤Lw≤2Ln；
当外层永磁体(6)、内层永磁体(11)为铁氧体永磁体时，满足如下关系式：1.5Ln≤Lw≤2.4Ln且Lc＜Lnw＜Lbc；
其中，Ln为内层永磁体(11)的厚度，Lw为外层永磁体(6)的厚度，Lc为定子齿宽，Lnw为转子铁芯(7)内相邻磁单元间相邻内层隔磁槽(9)的，Lbc为定子铁芯(4)的轭部宽度。
6.根据权利要求4或5所述的混磁电机，其特征是：所述外层隔磁槽(8)呈一字型，外层隔磁槽(8)在转子铁芯(7)上靠近所述转子铁芯(7)的外圈边缘。
7.根据权利要求4所述的混磁电机，其特征是：所述定子(1)包括定子铁芯(4)，在所述定子铁芯(4)内设置若干定子铁芯槽(10)，定子绕组(5)置于定子铁芯槽(10)内。
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